Материал: 832

80

Входное сопротивление каскада

1,1 0,308

RВХ RБ h11Э 1,1 0,308 0,24 кОм.

Сквозной коэффициент усиления

Необходимое значение ЭДС источника сигнала

Ес Uвых Ке 500034 147 мВ.

Коэффициент усиления по току

KI K0RВХ 177 0.24 42,5.

RН 1

Коэффициент усиления сигнала по мощности

KP K0 KI 177 42,5 7523.

4. Расчет величин емкостей конденсаторов

Задаемся допустимой величиной фазовых сдвигов на нижней рабочей частоте (например, 1 10о, 2 10о, Э 25о) для каждого из конденсаторов из условия

н 1 2 Э arctgМН2 1 45о .

Емкости конденсаторов (с учетом того, что один радиан равен 57 градусам):

Выбираем электролитические конденсаторы из ряда Е12:

С1 33 мкФ; С2 22 мкФ; СЭ 2000 мкФ.

81

5. Оценка полосы пропускания в области верхних частот

Постоянная времени каскада в области верхних частот

в CКR~(1 ) 0,03 7 10 3 0,545 101 0,42 мкс,

Верхняя граничная частота на уровне МВ = 3 дБ (МВ 2)

82

7 ШИРОКОПОЛОСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

7.1Особенности формирования АЧХ широкополосных усилителей

К широкополосным усилителям (видеоусилителям) относятся такие усилители, в которых коэффициент усиления остается практически постоянным в широкой частотной области. Трудности по обеспечению этого постоянства возникают как в области низких, так и в области высоких частот. Исключение составляют лишь усилители постоянного тока (УПТ), которые не обладают спадом АЧХ в области низких частот. Они способны передавать и усиливать сколь угодно медленные сигнальные изменения, в том числе и импульсные сигналы сколь угодно большой длительности, в то время как прохождение этих сигналов через усилитель, не являющийся УПТ, сопровождается спадом вершины импульса.

Усилители, не способные передавать и усиливать медленно изменяющиеся сигнальные изменения, называют усилителями переменного тока. К ним относятся рассмотренные ранее усилительные каскады по схеме с ОЭ. К достоинствам усилителей переменного тока относится тот факт, что на их работу в малой степени влияют дестабилизирующие факторы, воздействующие на режимы их работы на постоянном токе. Наибольшие трудности по обеспечению постоянства коэффициента усиления наблюдаются в области высоких частот, где начинают проявляться частотные свойства транзисторов. Для построения широкополосных усилительных каскадов используются транзисторы с высокой верхней граничной частотой коэффициента усиления по току и малой емкостью коллекторного перехода.

Для расширения полосы пропускания усилителей переменного тока применяют низкочастотную и высокочастотную коррекцию. Первая из них способствует компенсации возможного спада АЧХ в области низких частот, вторая – в области высоких. В зависимости от способа осуществления указанной компенсации коррекцию можно подразделить на коррекцию с помощью час- тотно-зависимых нагрузок и коррекцию с помощью частотнозависимых внутрикаскадных обратных связей.

83

7.2 Схемы высокочастотной коррекции

Коррекцию с помощью частотно-зависимых нагрузок применяют при схемах включения транзистора, когда по отношению к нагрузке он является генератором тока, т.е. в схемах с ОЭ и ОБ. Например, в схеме простой высокочастотной коррекции последовательно с сопротивлением коллекторной нагрузки включается индуктивность. Эквивалентное сопротивление нагрузки имеет повышенное значение на высоких частотах, благодаря чему в этой области частот уменьшается общий спад АЧХ. Для оценки эффективности применения цепи высокочастотной коррекции вводят понятие площади усиления П Kfв , под которой понимают произведение коэффициента усиления каскада по напряжению на верхнюю граничную частоту. При оптимальном выборе индуктивности простая высокочастотная коррекция обеспечивает выигрыш в площади усиления в 1,7 раза.

Широкополосные усилительные каскады требуются, в част-

частотной (Rф, Cф) коррекции

84

Без корректирующей цепи R0, C0 имеем каскад с ОЭ с коэффициентом усиления и верхней частотой

K h21ЭRК ,

h11Э

1

fв 2 ( СКRКh21Э).

Резистор RЭ обеспечивает температурную стабилизацию режима. Он зашунтирован конденсатором большой емкости и при анализе в области высоких частот и малых времен не учитывается.

Наличие R0 снижает в рабочем диапазоне частот коэффициент усиления за счет ООС до значения

h21ЭRК

,

h11Э R0(1 h21Э)

расширяя полосу пропускания и стабилизируя коэффициент усиления каскада по напряжению пропорционально глубине отрицательной обратной связи.

Наличие С0 устраняет ООС за счет R0 на верхних частотах, частично компенсируя спад коэффициента усиления за счет и CК. При оптимальном выборе емкости корректирующего конден-

сатора C0 СКRКh21Э получаем выигрыш в площади усиле- 1,5 R0

ния П Kfв по сравнению с каскадом без коррекции примерно в полтора раза.

7.3 Схема низкочастотной коррекции

Роль элемента низкочастотной коррекции выполняет цепочка Rф, Cф. В рабочем диапазоне частот резистор Rф зашунтирован конденсатором Cф и сопротивление коллекторной нагрузки по переменному току определяется только резистором RК. С понижением частоты конденсатор Cф уменьшает свое шунтирующее действие и сопротивление коллекторной нагрузки возрастает до величины RК+Rф, увеличивая коэффициент усиления каскада по напряжению.